CN102251304A - 高强·高模聚丙烯纤维生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高强·高模量聚丙烯纤维生产技术。其实施步骤为：先用聚丙烯为基料，加高密度聚乙烯，聚烯烃弹性体等均匀混配，经双螺杆混炼造粒，制备聚丙烯改性母料。再用聚丙烯树脂，加聚丙烯改性母料混合作为原料，将原料输送至双螺杆挤压机进行熔融挤压，双螺杆挤压机把熔体挤压至纺丝箱体内的喷丝板组件喷丝，再经过冷水槽快速结晶，由五棍牵伸机牵引成型盛桶。然后再进行四次超倍牵伸，经自然冷却定型。本发明聚丙烯纤维强力高，延伸率低，断率模量高，而且能抗长时间紫外线光照、耐候性优良、生产流程短、制造成本低，能有效提升高强绳缆、高强安全网、高强工业滤布等制造及工程补强加固复合材料等产品性能，具有广泛的市场应用领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于高强绳缆、高强安全网、高强工业滤布、工程补强加固、复合材料等应用的高强度、高模量聚丙烯纤维生产技术。
背景技术
据众多资料表明，选用廉价聚丙烯树脂来研究生产聚丙烯短纤维、聚丙烯复丝(长丝)、聚丙烯单丝均应用于纺织行业、地毯、无纺布、土工布、工业滤布、水龙带、混凝土增强及各类绳网领域，具有较快发展态势。但众知技术生产的聚丙烯纤维，还存在纤维强力低、延伸率大、模量低(强力均在3g/D～8g/D，伸长率20％～50％之间，断率模量均在200g/D以下)，抗紫外线、耐候性差等弱点，尤其是众知技术生产的聚丙烯复丝(长丝)、聚丙烯单丝还不能满足高强绳缆、高强安全网、高强工业滤布及工程补强加固等复合材料使用要求。
发明目的
为满足高强绳缆、高强安全网、高强工业滤布及工程补强加固复合材料领域的应用要求，本发明技术创新聚丙烯聚合物的改性和纺丝工艺优化制备技术。
本发明技术实施步骤如下：
第一步聚丙烯改性母粒制备：
1.用聚丙烯为基料，加高密度聚乙烯，聚烯烃弹性体，三元乙丙橡胶，光稳定剂，抗氧剂，进行均匀混配。
2.将已均匀混配的上述混合物经双螺杆混炼造粒，制备聚丙烯改性母料。
第二步高强·高模聚丙烯纤维制备：
1.用聚丙烯树脂，加已制备的上述聚丙烯改性母料进行均匀混合作为原料。
2.将上述均匀混合的原料输送至双螺杆挤压机进行熔融挤压，双螺杆挤压机把熔体挤压至纺丝箱体内的喷丝板组件喷丝。
3.螺杆挤压至喷丝板组件喷出纤维后，再经过冷水槽快速结晶，结晶后再由五棍牵伸机牵引成型盛桶。
4.将已成型盛桶的聚丙烯初生纤维再进行四次超倍牵伸，牵伸后经自然冷却定型，冷却定型后的成品纤维连接收卷机，纤维绕筒成型——成品包装。
本发明生产聚丙烯纤维强力高，为12g/D～18g/D；延伸率低，纤维伸长率在3.5％～5％；断率模量高，可达300～450g/D；而且能抗长时间紫外线光照、耐候性优良、生产流程短、制造成本低。本技术的开发能有效提升高强绳缆、高强安全网、高强工业滤布等制造及工程补强加固复合材料等产品性能，具有广泛的市场应用领域。
具体实施方式
本发明技术实施步骤如下：
第一步聚丙烯改性母粒制备：
1.选用熔指15～20g/10min聚丙烯为基料，加重量比15％～20％PE高密度聚乙烯，20％～30％POE聚烯烃弹性体，5％～10％三元乙丙橡胶，5％～8％PP光稳定剂，1％～2％A-20抗氧剂，进行均匀混配。
2.将已均匀混配的上述混合物经双螺杆混炼造粒。双螺杆长径比为56∶1，螺杆分五段加温，各段温度均控制在170℃～230℃之间，螺杆转速在每分钟160～200转，制备聚丙烯改性母料。
第二步高强·高模聚丙烯纤维制备：
1.选用40～60万分子量聚丙烯树脂，加重量比12％～20％已制备的上述聚丙烯改性母料进行均匀混合作为原料。
2.将上述均匀混合的原料输送至双螺杆挤压机进行熔融挤压，双螺杆长径比40∶1，螺杆分五段加温，各段加温均为180℃～240℃，螺杆速度在每分钟200～230转。双螺杆挤压机把熔体挤压至纺丝箱体内的喷丝板组件喷丝，聚丙烯熔体压强为60～80kg/cm2，纺丝箱体温度控制在220～240℃，喷丝板设计规格为Φ160mm×200孔×0.4mm(孔径)。
3.螺杆挤压至喷丝板组件喷出纤维后，再经过冷水槽快速结晶，冷水槽水温控制在2℃～5℃，结晶后再由五棍牵伸机牵引成型盛桶，喷头拉伸倍数为5～10倍。
4.将已成型盛桶的聚丙烯初生纤维再进行四次超倍牵伸：
4.1第一次水浴热牵伸，温度80℃～100℃，用五棍牵伸机牵引，牵引线速度每分钟8～12m，拉伸倍数为盛桶的聚丙烯初生纤维的10～15倍。
4.2经水浴热牵伸和五棍牵伸机牵引后，再接连第二次在热箱干热中用五棍牵伸机牵伸，干热温度为120℃～140℃，拉伸倍数为上述第一次水浴热牵伸后纤维材料的1.5～3倍。
4.3接连第三次用五棍牵伸机干热牵伸，干热温度为135℃～150℃，拉伸倍数为上述第二次牵伸后纤维材料的1.2～2倍。
4.4再接连用五棍牵伸机第四次拉伸热定型，热定型温度为150℃～155℃，拉伸倍数为上述第三次牵伸后的纤维材料的0.2～0.5倍，自然冷却定型，冷却定型后的成品纤维连接收卷机，纤维绕筒成型——成品包装。
Claims (7)
1.一种高强·高模聚丙烯纤维生产方法，实施步骤如下：
第一步聚丙烯改性母粒制备：
(1)用聚丙烯为基料，加高密度聚乙烯，聚烯烃弹性体，三元乙丙橡胶，光稳定剂，抗氧剂，进行均匀混配。
(2)将已均匀混配的上述混合物经双螺杆混炼造粒，制备聚丙烯改性母料。
第二步高强·高模聚丙烯纤维制备：
(1)用聚丙烯树脂，加已制备的上述聚丙烯改性母料进行均匀混合作为原料。
(2)将上述均匀混合的原料输送至双螺杆挤压机进行熔融挤压，双螺杆挤压机把熔体挤压至纺丝箱体内的喷丝板组件喷丝。
(3)螺杆挤压至喷丝板组件喷出纤维后，再经过冷水槽快速结晶，结晶后再由五棍牵伸机牵引成型盛桶。
(4)将已成型盛桶的聚丙烯初生纤维再进行四次超倍牵伸，牵伸后经自然冷却定型，冷却定型后的成品纤维连接收卷机，纤维绕筒成型——成品包装。
2.根据权利要求1所述的高强·高模聚丙烯纤维生产方法，其第一步之(1)中，用熔指15～20g/10min聚丙烯为基料，加重量比15％～20％PE高密度聚乙烯，20％～30％POE聚烯烃弹性体，5％～10％三元乙丙橡胶，5％～8％PP光稳定剂，1％～2％A-20抗氧剂。
3.根据权利要求2所述的高强·高模聚丙烯纤维生产方法，其第一步之(2)中，所述双螺杆长径比为56∶1，螺杆分五段加温，各段温度均控制在170℃～230℃之间，螺杆转速在每分钟160～200转。
4.根据权利要求3所述的高强·高模聚丙烯纤维生产方法，其第二步之(1)中，选用40～60万分子量聚丙烯树脂，加重量比12％～20％已制备的聚丙烯改性母料进行均匀混合作为原料。
5.根据权利要求4所述的高强·高模聚丙烯纤维生产方法，其第二步之(2)中，双螺杆长径比40∶1，螺杆分五段加温，各段加温均为180℃～240℃，螺杆速度在每分钟200～230转；双螺杆挤压机把熔体挤压至纺丝箱体内的喷丝板组件喷丝，聚丙烯熔体压强为60～80kg/cm2，纺丝箱体温度控制在220～240℃，喷丝板设计规格为Φ160mm×200孔×0.4mm(孔径)。
6.根据权利要求5所述的高强·高模聚丙烯纤维生产方法，其第二步之(3)中，所述冷水槽水温控制在2℃～5℃，结晶后再由五棍牵伸机牵引成型盛桶，喷头拉伸倍数为5～10倍。
7.根据权利要求6所述的高强·高模聚丙烯纤维生产方法，其第二步之(4)中：
(4.1)第一次水浴热牵伸，温度80℃～100℃，用五棍牵伸机牵引，牵引线速度每分钟8～12m，拉伸倍数为盛桶的聚丙烯初生纤维的10～15倍；
(4.2)经水浴热牵伸和五棍牵伸机牵引后，再接连第二次在热箱干热中用五棍牵伸机牵伸，干热温度为120℃～140℃，拉伸倍数为上述第一次水浴热牵伸后纤维材料的1.5～3倍；
(4.3)接连第三次用五棍牵伸机干热牵伸，干热温度为135℃～150℃，拉伸倍数为上述第二次牵伸后纤维材料的1.2～2倍；
(4.4)再接连用五棍牵伸机第四次拉伸热定型，热定型温度为150℃～155℃，拉伸倍数为上述第三次牵伸后的纤维材料的0.2～0.5倍，自然冷却定型，冷却定型后的成品纤维连接收卷机，纤维绕筒成型——成品包装。
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